(57)【要約】   【課題】    蒸気圧が低いために気化回収という方法では無害化処理が困難な揮発性有機塩素化合物であってもこれを効率的に無害化する。  【解決手段】本発明に係る汚染土壌の処理方法は、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン等の揮発性有機塩素化合物を含む汚染土壌を掘削して処理対象土とし、該処理対象土に酸化剤及び該酸化剤による前記有機塩素化合物の酸化分解反応を促進させる触媒を添加して攪拌混合する工程からなり、希土類を含むスラグを前記触媒とする。  【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン等の揮発性有機塩素化合物を含む汚染土壌を掘削して処理対象土とし、該処理対象土に酸化剤及び該酸化剤による前記有機塩素化合物の酸化分解反応を促進させる触媒を添加して攪拌混合する工程からなり、希土類を含むスラグを前記触媒としたことを特徴とする汚染土壌の浄化方法。
【請求項２】
トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン等の揮発性有機塩素化合物を含む汚染土壌を掘削して処理対象土とし、該処理対象土に還元剤及び該還元剤による前記有機塩素化合物の還元分解反応を促進させる触媒を添加して攪拌混合することにより、前記有機塩素化合物を無害物質に還元分解する工程からなり、希土類を含むスラグを前記触媒としたことを特徴とする汚染土壌の浄化方法。
【請求項３】
前記スラグを高炉スラグとした請求項１又は請求項２記載の汚染土壌の浄化方法。
【請求項４】
前記酸化分解反応又は前記還元分解反応が進行して前記有機塩素化合物の濃度が所望の値まで低下した後、アルカリ性ｐＨ調整剤を前記処理対象土に添加する請求項３記載の汚染土壌の浄化方法。
【請求項５】
アルカリ性ｐＨ調整剤、該アルカリ性ｐＨ調整剤による前記高炉スラグの潜在水硬性発現を遅延させる硬化遅延剤及び前記触媒を混和剤として調製し、該混和剤を前記処理対象土に添加する請求項３記載の汚染土壌の浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として有機塩素化合物を汚染物質として含む汚染土壌を無害化する汚染土壌の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
工場跡地の土壌内には、揮発性有機塩素化合物、燃料油や機械油、ダイオキシン類、あるいはカドミウム、鉛、銅、亜鉛、ニッケル、クロムなどの重金属といったさまざまな汚染物質が土壌に混入していることがある。
【０００３】
かかる汚染物質で汚染された汚染土をそのまま放置すると、該土に混入している汚染物質が周囲に拡散し、周辺住民の生活に支障を来すとともに、雨水によって土粒子から遊離した場合には、地下水等に混入して水質を汚濁させる原因ともなる。そのため、上述した汚染物質で汚染された土については、さまざまな方法を使って浄化しなければならない。
【０００４】
土壌内の汚染物質を原位置で浄化処理する方法としては、従来からさまざまな方法が開発されており、掘削曝気法、揚水曝気法等をはじめ、土壌ガス吸引法、汚染土壌に注水しこれを揚水して地上で処理するいわゆる通水洗浄法、空気を送り込んでその気泡に汚染物質を連行させる、いわゆる気泡連行浄化法、空気圧入とガス吸引を組み合わせたエアスパージング法、土中菌の微生物活性を利用したバイオレメディエーションによる方法など多種多様な方法が知られている。
【０００５】
ここで、主に機械部品などの脱脂洗浄に使用されるトリクロロエチレンや、ドライクリーニングの洗浄液として使用されるテトラクロロエチレンといった揮発性有機塩素化合物は、土壌ガス吸引法やエアスパージング法を用いて気化回収を図ることが多い。
【０００６】
【特許文献１】特開平８−１１２５８６号公報
【特許文献２】特開平１０−４３７３２号公報
【特許文献３】特開平１０−２９６２２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、揮発性有機塩素化合物といってもその蒸気圧はさまざまであり、例えばトリクロロエチレンの蒸気圧は7.8 kPa(20℃)、テトラクロロエチレンの蒸気圧は1.9 kPa(20℃)であるため、トリクロロエチレンは気化回収しやすいが、テトラクロロエチレンは気化回収に時間がかかる。
【０００８】
すなわち、上述した掘削曝気法、揚水曝気法、土壌ガス吸引法等を用いて気化回収を図ろうとしても、揮発性有機塩素化合物の種類によっては、蒸気圧が低いために曝気による気化が遅くなり、回収処理に長時間を要するという問題を生じていた。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、蒸気圧が低いために気化回収という方法では無害化処理が困難な揮発性有機塩素化合物であってもこれを効率的に無害化することが可能な汚染土壌の処理方法を提供することを目的とする。
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明に係る汚染土壌の処理方法は請求項１に記載したように、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン等の揮発性有機塩素化合物を含む汚染土壌を掘削して処理対象土とし、該処理対象土に酸化剤及び該酸化剤による前記有機塩素化合物の酸化分解反応を促進させる触媒を添加して攪拌混合する工程からなり、希土類を含むスラグを前記触媒としたものである。
【００１１】
また、本発明に係る汚染土壌の処理方法は、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン等の揮発性有機塩素化合物を含む汚染土壌を掘削して処理対象土とし、該処理対象土に還元剤及び該還元剤による前記有機塩素化合物の還元分解反応を促進させる触媒を添加して攪拌混合することにより、前記有機塩素化合物を無害物質に還元分解する工程からなり、希土類を含むスラグを前記触媒としたものである。
【００１２】
また、本発明に係る汚染土壌の処理方法は、前記スラグを高炉スラグとしたものである。
【００１３】
また、本発明に係る汚染土壌の処理方法は、前記酸化分解反応又は前記還元分解反応が進行して前記有機塩素化合物の濃度が所望の値まで低下した後、アルカリ性ｐＨ調整剤を前記処理対象土に添加するものである。
【００１４】
また、本発明に係る汚染土壌の処理方法は、アルカリ性ｐＨ調整剤、該アルカリ性ｐＨ調整剤による前記高炉スラグの潜在水硬性発現を遅延させる硬化遅延剤及び前記触媒を混和剤として調製し、該混和剤を前記処理対象土に添加するものである。
【００１５】
本出願人は、環境上、問題となっているトリクロロエチレンやテトラクロロエチレンといった揮発性有機塩素化合物を、時間や手間のかかる気化回収以外の方法で効率よく無害化することができないだろうかという課題の下、希土類が触媒作用を持っていることとスラグ内には希土類が含まれていることに着眼して鋭意研究を重ねた結果、高炉スラグ等の希土類を含むスラグを触媒とすることによって、トリクロロエチレンやテトラクロロエチレンといった揮発性有機塩素化合物を効率よく無害化することができるという産業上きわめて有益な知見を得た。
【００１６】
すなわち、本発明に係る汚染土壌の処理方法においては、まず、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン等の揮発性有機塩素化合物を含む汚染土壌を掘削して処理対象土とする。処理対象土は必要に応じて粉砕し細粒化しておく。
【００１７】
次に、かかる処理対象土に酸化剤及び該酸化剤による有機塩素化合物の酸化分解反応を促進させる触媒を添加し、又は還元剤及び該還元剤による有機塩素化合物の還元分解反応を促進する触媒を添加し、しかる後、これを攪拌混合する。なお、酸化分解反応又は還元分解反応を生じさせるべく、処理対象土を適当な含水比に維持しておくことは言うまでもない。
【００１８】
ここで、触媒は、希土類を含むスラグとする。
【００１９】
このようにすると、有機塩素化合物が酸化剤によって酸化分解され、又は還元剤によって還元分解される際、スラグに含まれている希土類は、酸化分解反応又は還元分解反応において触媒として作用し、それらの反応を促進させる。
【００２０】
かくして、汚染土壌に含まれていた揮発性有機塩素化合物を速やかに無害物質へと分解することが可能となり、従来のように長時間をかけて揮発性有機塩素化合物を回収する必要がなくなる。
【００２１】
希土類とは、言うまでもなく周期表第３族のスカンジウム、イットリウム及び原子番号５７乃至７１のランタノイドの１５元素をあわせた１７元素の総称であり、合金や磁石などその応用範囲は広い。
【００２２】
一方、触媒としての応用に関しては、自動車排気ガス浄化用触媒として知られている程度であり、スラグに含まれている希土類を触媒として利用することにより、土壌内に含まれる汚染物質であるトリクロロエチレン等の揮発性有機塩素化合物を酸化反応又は還元反応で分解させる先行技術は発見できない。
【００２３】
スラグは上述したように希土類を含む限りどのようなものでもよく、例えば、高炉スラグや製鋼スラグといった鉄鋼スラグを用いることができる。
【００２４】
ここで、スラグを高炉スラグとした場合において、酸化分解反応又は還元分解反応が進行して揮発性有機塩素化合物の濃度が所望の値まで低下した後、アルカリ性ｐＨ調整剤を処理対象土に添加するようにしたならば、処理対象土のｐＨが大きくなってアルカリ環境となり、高炉スラグの潜在水硬性が発現して水和反応を生じ、その結果、処理対象土が固化して強度が改善される。
【００２５】
そのため、有機塩素化合物の無害化処理が終わった後の運搬、埋戻し等の作業性が大幅に改善されるとともに、埋戻し後にあらためて地盤改良を行う必要もなくなる。
【００２６】
加えて、処理対象土内に揮発性有機塩素化合物が残留したとしても、土粒子とともに固化されるため、その溶出を防止することが可能となる。
【００２７】
また、スラグを高炉スラグとした場合において、アルカリ性ｐＨ調整剤、該アルカリ性ｐＨ調整剤による前記高炉スラグの潜在水硬性発現を遅延させる硬化遅延剤及び前記触媒を混和剤として調製し、該混和剤を前記処理対象土に添加するようにしたならば、上述したと同様、高炉スラグの潜在水硬性が発現することによって処理対象土が固化し強度が改善されるとともに、処理対象土内に残留する揮発性有機塩素化合物の溶出を防止することができるほか、アルカリ性ｐＨ調整剤、硬化遅延剤及び触媒を混和剤として調製しておくことができるため、現場での作業効率が格段に向上する。
【００２８】
なお、硬化遅延剤が混和剤に入っているため、アルカリ環境下での高炉スラグの潜在水硬性発現を遅延させ、希土類による触媒作用ひいては酸化分解反応又は還元分解反応を先行させることが可能となる。
【００２９】
アルカリ性ｐＨ調整剤とは、処理対象土をアルカリ性環境に移行させるｐＨ調整剤を意味し、例えば生石灰やセメントといった石灰系材料が該当する。この場合、石灰系材料も水硬性を有するので、高炉スラグによる固化作用と相まって、処理対象土の強度改善や溶出防止作用がさらに高まる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明に係る汚染土壌の処理方法の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。なお、従来技術と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３１】
図１は、本実施形態に係る汚染土壌の処理方法の実施手順を示したフローチャートである。同図に示すように、本実施形態に係る汚染土壌の浄化方法においては、まず、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン等の揮発性有機塩素化合物を含む汚染土壌を掘削し、これを処理対象土とする（ステップ１０１）。
【００３２】
揮発性有機塩素化合物は、主として蒸気圧が低いテトラクロロエチレンを無害化の対象とするが、蒸気圧が高いトリクロロエチレンを対象とする場合には、例えばドライアイスを撒きながら汚染土壌を掘削し、トリクロロエチレンの大気中への揮散を防止するのが望ましい。
【００３３】
処理対象土は、後工程における酸化分解反応の際、化学反応がスムーズに進行するよう、含水比を適宜調整するとともに、揮発性有機塩素化合物ができるだけ酸化分解され後に残ることがないよう、土壌細粒化プラント等を用いて適宜粉砕し細粒化しておく。
【００３４】
また、酸化分解反応の都合上、処理対象土をヒーター等で加温する必要がある場合には、例えば気密性シートで処理対象土を覆い、大気への揮散を防止するのが望ましい。
【００３５】
次に、処理対象土に酸化剤及び該酸化剤による有機塩素化合物の酸化分解反応を促進させる触媒を添加する（ステップ１０２）。
【００３６】
ここで、触媒は、希土類を含むスラグとして高炉スラグ微粉末を用いる。酸化剤は、公知のものから適宜選択すればよい。
【００３７】
酸化剤及び高炉スラグ粉末を処理対象土に添加したならば、これをスクリューコンベア等を用いて攪拌混合する（ステップ１０３）。
【００３８】
このように揮発性有機塩素化合物を含む処理対象土に酸化剤と高炉スラグ微粉末とを添加し攪拌混合すると、揮発性有機塩素化合物が酸化剤によって酸化分解される際、高炉スラグ微粉末に含まれている希土類は、酸化分解反応において触媒として作用し、それらの反応を促進させる。
【００３９】
処理対象土に含まれていた揮発性有機塩素化合物が無害化され十分な濃度まで低下したならば、元通りに埋め戻す（ステップ１０４）。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態に係る汚染土壌の処理方法によれば、汚染土壌に含まれていた揮発性有機塩素化合物を速やかに無害物質へと分解することが可能となり、従来のように長時間をかけて揮発性有機塩素化合物を回収する必要がなくなる。
【００４１】
本実施形態では、処理対象土に酸化剤及び高炉スラグ微粉末を添加した後で攪拌混合するようにしたが、添加しながら攪拌混合するようにしてもかまわない。
【００４２】
また、本実施形態では、処理対象土に酸化剤を添加し、該酸化剤による酸化分解反応で揮発性有機塩素化合物を酸化分解するようにしたが、これに代えて処理対象土に還元剤を添加し、該還元剤による還元分解反応で揮発性有機塩素化合物を還元分解するようにしてもかまわない。
【００４３】
また、本実施形態では特に言及しなかったが、酸化分解反応又は還元分解反応が進行して揮発性有機塩素化合物の濃度が所望の値まで低下した後、アルカリ性ｐＨ調整剤を処理対象土に添加するようにしてもよい。
【００４４】
かかる構成によれば、処理対象土のｐＨが大きくなってアルカリ環境となり、高炉スラグの潜在水硬性が発現して水和反応を生じ、その結果、処理対象土が固化して強度が改善される。
【００４５】
そのため、有機塩素化合物の無害化処理が終わった後の運搬、埋戻し等の作業性を大幅に改善することができるとともに、埋戻し後にあらためて地盤改良を行う必要もなくなる。
【００４６】
加えて、処理対象土内に揮発性有機塩素化合物が残留したとしても、土粒子とともに固化されるため、その溶出を防止することも可能となる。
【００４７】
一方、アルカリ性ｐＨ調整剤、該アルカリ性ｐＨ調整剤による高炉スラグの潜在水硬性発現を遅延させる硬化遅延剤及び触媒である高炉スラグを混和剤として調製し、該混和剤を処理対象土に添加するようにしてもよい。
【００４８】
かかる構成によれば、上述の変形例と同様、高炉スラグの潜在水硬性が発現することによって処理対象土が固化し強度が改善されるとともに、処理対象土内に残留する揮発性有機塩素化合物の溶出を防止することができるほか、アルカリ性ｐＨ調整剤、硬化遅延剤及び高炉スラグを混和剤として調製しておくことができるため、現場での作業効率が格段に向上する。
【００４９】
なお、硬化遅延剤が混和剤に入っているため、アルカリ環境下での高炉スラグの潜在水硬性発現を遅延させ、希土類による触媒作用ひいては酸化分解反応又は還元分解反応を先行させることも可能となる。
【００５０】
アルカリ性ｐＨ調整剤としては、例えば生石灰やセメントといった石灰系材料を使用すればよい。この場合、石灰系材料も水硬性を有するので、高炉スラグによる固化作用と相まって、処理対象土の強度改善や溶出防止作用がさらに高まる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本実施形態に係る汚染土壌の処理方法の実施手順を示したフローチャート。
【図１】
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